Proton Storage in Metallic H1.75MoO3 Nanobelts through the Grotthuss Mechanism

化学 质子 质子输运 电化学 超级电容器 氢键 氢气储存 化学物理 电极 纳米技术 无机化学 分子 材料科学 物理化学 有机化学 量子力学 物理 生物化学
作者
Wangwang Xu,Kangning Zhao,Xiaobin Liao,Congli Sun,Kun He,Yifei Yuan,Wenhao Ren,Jiantao Li,Tianyi Li,Chao Yang,Hongwei Cheng,Qiangchao Sun,Ingo Manke,Xionggang Lu,Jun Lü
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (38): 17407-17415 被引量:117
标识
DOI:10.1021/jacs.2c03844
摘要

The proton, as the cationic form of the lightest element-H, is regarded as most ideal charge carrier in "rocking chair" batteries. However, current research on proton batteries is still at its infancy, and they usually deliver low capacity and suffer from severe acidic corrosion. Herein, electrochemically activated metallic H1.75MoO3 nanobelts are developed as a stable electrode for proton storage. The electrochemically pre-intercalated protons not only bond directly with the terminal O3 site via strong O-H bonds but also interact with the oxygens within the adjacent layers through hydrogen bonding, forming a hydrogen-bonding network in H1.75MoO3 nanobelts and enabling a diffusion-free Grotthuss mechanism as a result of its ultralow activation energy of ∼0.02 eV. To the best of our knowledge, this is the first reported inorganic electrode exhibiting Grotthuss mechanism-based proton storage. Additionally, the proton intercalation into MoO3 with formation of H1.75MoO3 induces strong Jahn-Teller electron-phonon coupling, rendering a metallic state. As a consequence, the H1.75MoO3 shows an outstanding fast charging performance and maintains a capacity of 111 mAh/g at 2500 C, largely outperforming the state-of-art battery electrodes. More importantly, a symmetric proton ion full cell based on H1.75MoO3 was assembled and delivered an energy density of 14.7 Wh/kg at an ultrahigh power density of 12.7 kW/kg, which outperforms those of fast charging supercapacitors and lead-acid batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
akaMZT发布了新的文献求助10
1秒前
轩轩发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
科研通AI6.2应助小小牛采纳,获得10
2秒前
徊阳发布了新的文献求助10
3秒前
陈皮糖发布了新的文献求助30
3秒前
3秒前
小佳佳完成签到,获得积分20
3秒前
一期一会完成签到,获得积分10
3秒前
凝心发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
0skll发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
zouxuan完成签到,获得积分10
5秒前
饱饱发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
华仔应助PhDL1采纳,获得10
5秒前
K神发布了新的文献求助10
6秒前
zhizhi发布了新的文献求助10
6秒前
fang发布了新的文献求助10
6秒前
akaMZT完成签到,获得积分10
7秒前
嘻嘻嘻嘻发布了新的文献求助10
7秒前
wxgCC77发布了新的文献求助10
7秒前
敏感的莆完成签到,获得积分10
7秒前
英俊的铭应助陈宇采纳,获得10
8秒前
zs完成签到,获得积分10
8秒前
zzzddd完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
Z小姐完成签到 ,获得积分10
8秒前
moon完成签到,获得积分10
9秒前
酷波er应助陈豆豆采纳,获得10
9秒前
诉酒发布了新的文献求助10
9秒前
隔壁小王完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
现代雪柳发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 2000
Standard: In-Space Storable Fluid Transfer for Prepared Spacecraft (AIAA S-157-2024) 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5948287
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7114513
关于积分的说明 15911007
捐赠科研通 5081002
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2731904
邀请新用户注册赠送积分活动 1692105
关于科研通互助平台的介绍 1615329